Свойства кристаллов с различным типом связи

В гетеродесмических кристаллах имеются связи различных типов или отличающиеся по энергии. Это прежде всего молекулярные кристаллы (кроме благородных газов); графит; содержащие многоатомные ионы ионные вещества; многие металлы (та же ртуть) и др.

Например, в структуре FeS₂ (пирит) имеются близко расположенные друг к другу пары атомов серы, что позволяет отнести пирит к ионным кристаллам (ионная связь между Fe²⁺ и S₂^2–, в последнем атомы серы связаны ковалентной связью).

В СаСО₃ (кальцит, арагонит) имеется ионная связь между Са²⁺ и многоатомным треугольным анионом СО₃^2-, в котором атомы С и О связаны ковалентной полярной связью.

В сульфате меди (II) CuSO₄ атомы S и О связаны ковалентной полярной связью внутри аниона SO₄^{2 -}; анионы и катионы Cu²⁺ объединяются связью с преимущественно ионным характером. В кристаллогидрате CuSO₄·5Н₂О (медный купорос) появляются ковалентные полярные связи между Н и О в молекулах воды, между медью и атомами О молекул воды (донорно-акцепторный механизм) и водородные связи (Н с О из сульфата и соседних молекул воды).

Другой пример таких кристаллов – силикаты. Ковалентные полярные связи Si–О в силикат-анионах сочетаются в них с ионными взаимодействиями между катионами и анионами (часто полимерными), например между Li⁺ и Al³⁺ и цепочечными (SiO₃)_n^2n- (показаны в подразд. 3.6 на рис. 26) в относящемся к классу пироксенов сподумене LiAl(SiO₃)₂.

Но рассмотрение таких соединений выходит за рамки нашего курса и настоящего пособия – это предмет кристаллохимии. Пример с медным купоросом приведён для того, чтобы дать представление о связях в конкретном, среднем по сложности состава и строения, веществе.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите предельные типы взаимодействий частиц для конденсированного состояния. Какие из них могут реализоваться и не для конденсированного состояния?

2. Сравните важнейшие свойства разных типов взаимодействий.

3. Если вещество существует при н. у. в газообразном состоянии, что можно сказать о природе связи в его кристаллах?

4. Как проявляется в свойствах кристаллов направленность связи? Приведите примеры.

5. В каких типах кристаллов связь ненаправленная? Как это проявляется в свойствах кристаллов?

6. Для каких типов кристаллов характерны высокие координационные числа и почему?

7. Чем объясняется существенное различие в температурах кипения и твёрдости щелочных и d-металлов?

8. Перечислите характерные свойства ковалентных кристаллов, приведите свои примеры таких веществ.

9. Приведите примеры гомо- и гетеродесмических кристаллов.

10. Приведите свои примеры веществ, в кристаллах которых имеются и ионные, и ковалентные связи.

Таблица 15